豎流式沉淀池

一、概述

沉淀池是分離懸浮物的一種常用處理構筑物。

用于生物處理法中作預處理的稱為初次沉淀池。對于一般的城市污水，初次沉淀池可以去除約30％的BOD5與55％的懸浮物。設置在生物處理構筑物后的稱為二次沉淀池，是生物處理工藝中的一個組成部分。

沉淀池常按水流方向來區分為平流式、豎流式及輻流式等三種。

1．平流式沉淀池

池型呈長方形，廢水從池的一端流人，水平方向流過池子，從池的另一端流出。在池的進口處底部設貯泥斗，其它部位池底有坡度，傾向貯泥斗。

2．豎流式沉淀池

池型多為圓形，亦有呈方形或多角形的，廢水從設在池的中心管進入，從中心管的下端經過反射板后均勻緩慢地分布在池的橫斷面上，由于出水口設置在池面或池墻四周，故水的流向基本由下向上。污泥貯積在底部的污泥斗。

3．輻流式沉淀池

輻流式沉淀池亦稱輻射式沉淀池。池型多呈圓形，小型池子有時亦采用正方形或多角形。池的進、出口布置基本上與豎流池相同，進口在，出口在周圍。但池徑與池深之比，輻流池比豎流池大許多倍。水流在池中呈水平方向向四周輻(射)流，由于過水斷面面積不斷變大，故池中的水流速度從池中心向池四周逐漸減慢。泥斗設在池，池底向中心傾斜，污泥通常用刮泥(或吸泥)機械排除。

沉淀池由五個部分組成即：進水區、出水區、沉淀區、貯泥區及緩沖區。進水區和出水區的功能是使水流的進入與流出保持均勻平穩，以提高沉淀效率。沉淀區是池子的主要部位。貯泥區是存放污泥的地方，它起到貯存、濃縮與排放的作用。緩沖區介于沉淀區和貯泥區之間，緩沖區的作用是避免水流帶走沉在池底的污泥。

沉淀池的運行方式，有間歇式與連續式兩種。

在間歇運行的沉淀池中，其工作過程大致分為三步：進水、靜置及排水。污水中可沉淀的懸浮物在靜置時完成沉淀過程，然后由設置在沉淀池壁不同高度的排水管排出。

在連續運行的沉淀池中，污水是連續不斷地流入與排出。污水中可沉顆粒的沉淀是在流過水池時完成，這時可沉顆粒受到由重力所造成的沉速與水流流動的速度兩方面的作用。水流流動的速度對顆粒的沉淀有重要的影響。

二、沉淀池的一般設計原則及參數

1．設計流量

沉淀池的設計流量與沉砂池的設計流量相同。在合流制的污水處理系統中，當廢水是自流進入沉淀池時，應按大流量作為設計流量；當用水泵提升時，應按水泵的組合流量作為設計流量。在合流制系統中應按降雨時的設計流量校核，但沉淀時間應不小于30min。

2，沉淀池的只數

對城市污水廠，沉淀池的只數應不少于2只。

3．沉淀池的經驗設計參數

對于城市污水處理廠，如無污水沉淀性能的實測資料時，可參照經驗參數選用。

4．沉淀池的有效水深、沉淀時間與表面水力負荷的相互關系，一般參照設計規范。

5．沉淀池的幾何尺寸

沉淀池超高不少于0.3m；緩沖層高采用0.3—0.5m；貯泥斗斜壁的傾角，方斗不宜小于60o，圓斗不宜小于55o；排泥管直徑不小于200mm。

6．沉淀池出水部分

一般采用堰流，在堰口保持水平。出水堰的負荷為：對初沉池，應不大于 2．9Us·m；對二次沉淀池，一般取1.5～2.9L/s·m。有時亦可采用多槽出水布置，以提高出水水質。

7．貯泥斗的容積

一般按不大于2日的污泥量計算。對二次沉淀池，按貯泥時間不超過2小時計。

8．排泥部分

沉淀池一般采用靜水壓力排泥，靜水壓力數值如下：初次沉淀池應不小于 14.71kPa(1.5mH20)；活性污泥法的二沉池應不小于8.83kPa(0.9mH20)；生物膜法的二沉池應不小于11.77kPa(1.2mH20)。

三、平流式沉淀池

1．平流式沉淀池的構造及工作特點

為使人流污水均勻與穩定的進入沉淀池，進水區應有整流措施。人流處的擋板，一般高出池水水面0.1—0.15m，擋板的浸沒深度應不少于0.25m，一般用0.5～1.0m，擋板距進水口0.5～1.0m。

平流式沉淀池的出流裝置。

出水堰不僅可控制沉淀池內的水面高度，而且對沉淀池內水流的均勻分布有直接影響。沉淀池應沿整個出流堰的單位長度溢流量相等，對于初沉池一般為250m3／m·d，二沉池為130～250m3／m·d。據齒形三角堰應用普遍，水面宜位于齒高的1/2處。為適應水流的變化或構筑物的不均勻沉降，在堰口處需要設置能使堰板上下移動的調節裝置，使出口堰口盡可能水平。

堰前應設置擋板，以阻攔漂浮物，或設置浮渣收集和排除裝置。擋板應當高出水面0.1～0.15m，浸沒在水面下0.3～0.4m，距出水口處0.25～0.5m。

多斗式沉淀池，可以不設置機械刮泥設備。每個貯泥斗單獨設置排泥管，各自獨立排泥，互不干擾，保證沉泥的濃度。在池的寬度方向污泥斗一般不多于兩排。

2．平流式沉淀池的設計

沉淀池功能設計的內容包括沉淀池的只數、沉淀區的尺寸和污泥區尺寸等。

四、豎流式沉淀池

1．豎流式沉淀池的工作原理

在豎流式沉淀池中，污水是從下向上以流速v作豎向流動，廢水中的懸浮顆粒有以下三種運動狀態：①當顆粒沉速u>v時，則顆粒將以u-v的差值向下沉淀，顆粒得以去除；②當u=v時，則顆粒處于隨遇狀態，不下沉亦不上升；③當u時，顆粒將不能沉淀下來，而會隨上升水流帶走。由此可知，當可沉顆粒屬于自由沉淀類型時，其沉淀效果(在相同的表面水力負荷條件下)豎流式沉淀池的去除效率要比平流式沉淀池低。但當可沉顆粒屬于絮凝沉淀類型時，則發生的情況就比較復雜。一方面，由于在池中的流動存在著各自相反的狀態，就會出現上升著的顆粒與下降著的顆粒，同時還存在著上升顆粒與上升顆粒之間、下降顆粒與下降顆粒之間的相互接觸、碰撞，致使顆粒的直徑逐漸增大，有利于顆粒的沉淀。

豎流式沉淀池的平面可為圓形、正方形或多角形。池的直徑或池的邊長一般不大于8m，通常為4～7m，也有超過10m的。為了降低池的總高度，污泥區可采用多只污泥斗的方式。

豎流式沉淀池的深、寬(徑)比一般不大于3，通常取2。

豎流式沉淀池設置中心管。污水在中心管內的流速對懸浮顆粒的去除有一定的影響。當中心管底部不設反射板時，其流速不應大于 30mm/s，如設置反射板，流速可取100mm/s)/s。在反射板的阻擋下，水流由垂直向下變成向反射板四周分布。水從中心管嗽叭口與反射板間流出的速度一般不大于20mm/s，水流自反射板四周流出后均勻地分布于整個池中，并以上升流速v緩慢地由下而上流動，可沉顆粒向下沉至污泥區，經過澄清后的上清液從設置在池壁頂端的堰口溢出，通過出水槽流出池外。

其余各部分的設計與平流沉淀池相似。

五、輻流式沉淀池

輻流式沉淀池是一種大型沉淀池，池徑可達100m，池周水深1.5～3.0m。有中心進水與周邊進水兩種型式。

沉淀于池底的污泥一般采用刮泥機刮除。刮泥機由刮泥板和桁架組成，刮泥板固定在桁架底部，桁架繞池中心緩慢地轉動，將沉于池底的污泥推入池中心處的泥斗中，污泥在泥斗中可利用靜水壓力排出，亦可用污泥泵抽吸。對輻流式沉淀而言，目前常用的刮泥機械有中心傳動式刮泥機和吸泥機以及周邊傳動式的刮泥機與吸泥機等。為了刮泥機的排泥要求，輻流式沉淀池的池底坡度平緩，常取i=0．05。當池徑較小時，亦有采用多斗排泥。這一形式的污泥斗與豎流式沉淀池相似。

周邊進水輻流式沉淀池的人流區在構造上有兩個特點：①進水槽斷面較大，而槽底的孔口較小，布水時的水頭損失集中在孔口上，故布水比較均勻；②進水擋板的下沿深入水面下約2／3深度處，距進水孔口有一段較長的距離，這有助于進一步把水流均勻地分布在整個人流區的過水斷面上，而且廢水進入沉淀區的流速要小得多，有利于懸浮顆粒的沉淀。池子的出水槽長度約為進水槽的1／3左右，池中水流的速度，從低到高。但生產實踐表明，這種型式的池子并沒有取得預想的效果。

六、斜流沉淀池

1．斜流式沉淀池的構造

斜流式沉淀池是根據淺池理論，在沉淀池的沉淀區加斜板或斜管而構成。它由斜板(管)沉淀區、進水配水區、清水出水區、緩沖區和污泥區組成。

按斜板或斜管間水流與污泥的相對運動方向來區分，斜流式沉淀池有同向流和異向流兩種。在污水處理中常采用升流式異向流斜流沉淀池.

導向流斜流沉淀池中，斜板(管)與水平面呈60o角，長度通常為1.0m左右，斜板凈距(或斜管孔徑)一般為80～100mm。斜板(管)區上部清水區水深為0.7～1.0m，底部緩沖層高度為1.0m。

2．斜流沉淀池在廢水處理中的應用

斜流沉淀池具有沉淀效率高、停留時間短、占地少等優點，在給水處理中得到比較廣泛的應用，在廢水處理中的應用不普遍。在選礦水尾礦漿的濃縮、煉油廠的含油廢水的隔油等已有較成功的經驗，在印染廢水處理和城市污水處理中也有應用。

七、提高沉淀池沉淀效果的有效途徑

沉淀池是污水處理工藝中使用廣泛的一種處理構筑物，但實際運行資料表明，無論是平流式、豎流式還是輻流式沉淀池，都存在著去除率不高的問題，通常在1.5—2h的沉淀時間里，懸浮顆粒的去除率一般只有50％～60％，另一方面這些沉淀池的占地面積較大，體積亦比較龐大。

除可以用斜流沉淀池提高沉淀池的分離效果和處理能力，其它方法還有：對污水進行曝氣攪動以及回流部分活性污泥等。

曝氣攪動是利用氣泡的攪動促使廢水中的懸浮顆粒相互作用，產生自然絮凝。采用這種預曝氣方法，可使沉淀效率提高5％～8％，1m3廢水的曝氣量約 0.5m3左右。預曝氣方法一般應在專設的構筑物——預曝氣池或生物絮凝池內進行。

將剩余活性污泥投加到人流污水中去，利用污泥的活性，產生吸附與絮凝作用，這一過程稱為生物絮凝。這一方法已在國內外得到廣泛應用。采用這種方法，可以使沉淀效率比原來的沉淀池提高10％～15％，BOD5的去除率也能增加 15％以上，活性污泥的投加量一般在100～400mg／L之間。

在工業污水處理中，由于水質水量的不均勻性，一般均設置污水調節池，在調節中布置一些曝氣設備，可以有效地提高污水處理程度，而且還可以免除在調節池中沉積污泥的清理工作